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大功率射频激光电源功率控制技术研究

作　者: 廖斐
导　师: 唐霞辉
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 射频激光电源脉宽调制器调制放大串口通讯栅流检测
分类号: TN248.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

射频电源功率控制是大功率射频板条CO₂激光器关键技术之一。本文系统地研究了射频电源功率控制电路,主要包括PWM调制器、调制信号放大,以及大功率电子管栅极电流检测,实现了对射频板条CO₂激光器输出激光功率调节和电子管栅极过流保护。论文主要内容包括:（1）分析了大功率电子管式射频电源的工作原理及其对功率控制电路的要求,设计了基于TMS320F2812处理器的脉宽调制电路,它能产生维持方式、连续方式和脉冲方式三种脉宽调制信号。（2）开发了射频电源调制器的串口通讯界面。通过VB6.0开发平台和MSComm通讯控件编写射频电源调制器与PC机的串口通讯界面。通讯界面通过RS-232与调制器通讯,实现外控时对调制器输出的PWM信号进行控制以及内控时实时显示PWM的参数。（3）设计了射频电源脉宽调制放大电路。根据电子管栅极驱动能力的要求,课题使用了BIMOSFET作为电路的放大器件,将射频电源调制器输出的5V的PWM信号放大成-200V的PWM信号来驱动电子管的栅极。（4）设计了射频电源栅极电流检测电路。利用EPM7064SL44芯片来完成栅流检测电路逻辑功能,实现对射频电源栅极的电流信号和电路板的掉电信号的检测,当栅极电流平均值大于2.5A或者电路板掉电的时候CPLD会产生一个高电平报警信号。使用Quartus2软件对此逻辑电路进行了时序仿真。本文研制的射频电源功率控制电路实现了对射频板条CO₂激光器输出光功率的实时控制,并保证射频电源电子管栅极电流在额定的范围内安全有效的工作。论文研究工作对于攻克大功率射频激光电源及其调制技术提供了理论指导和设计依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 射频电源的发展及其在CO_2 激光器上的应用  9-10
  1.2 射频电源及其功率控制技术研究进展  10
  1.3 本课题研究的主要内容和意义  10-13
2 射频电源调制器  13-23
  2.1 射频电源结构及其原理  13-15
  2.2 射频电源功率控制电路的整体设计  15-16
  2.3 射频电源调制器  16-22
  2.4 本章小结  22-23
3 射频电源调制器的串口通讯界面  23-30
  3.1 脉宽调制器串口通讯界面开发软件  23-24
  3.2 射频电源调制器的串口通讯界面设计  24-29
  3.3 本章小结  29-30
4 射频电源调制器放大电路  30-38
  4.1 射频电源调制器放大电路的整体设计  30-32
  4.2 射频电源调制器放大电路模块设计  32-35
  4.3 PCB 结构设计及抗干扰措施  35-37
  4.4 本章小结  37-38
5 射频电源栅流检测电路  38-52
  5.1 射频电源栅流检测电路总体设计  38-39
  5.2 射频电源栅流检测电路设计  39-47
  5.3 检测电路软件设计  47-51
  5.4 本章小结  51-52
6 全文总结与展望  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-58
附录1 人机界面下位机数据接收程序  58-59

大功率射频激光电源功率控制技术研究

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